Circuiti Redstone/Logica

Questo articolo riguarda una categoria specifica di circuiti in pietra rossa. Per altri circuiti, vedere circuito di pietra rossa.

Una porta logica può essere pensata come un semplice dispositivo che restituirà un numero di uscite, determinato dallo schema di ingressi e regole che la porta logica segue. Ad esempio, se entrambi gli ingressi in una porta AND sono nello stato 'true'/'on'/'powered'/'1', la porta restituirà 'true'/'on'/'powered'/'1' .

Esistono molti tipi diversi di porte logiche, ognuna delle quali può essere implementata con molti design diversi. Ogni progetto presenta vari vantaggi e svantaggi, come dimensioni, complessità, velocità, spese generali di manutenzione o costi. Le varie sezioni forniranno molti design diversi per ogni tipo di cancello.

Contenuti

• 1 Concetti
• 2 Porta logica
  • 2.1 NON cancello
  • 2.2 O cancello
  • 2.3 Porta NOR
  • 2.4 E cancello
  • 2.5 Porta NAND
  • 2.6 Porta XOR
  • 2.7 Cancello XNOR
  • 2.8 Porta IMPLY
• 3
• Video 4
• 5

concetti

Uscite della porta logica
Mostra l'uscita (rosso) di ogni porta, per ogni combinazione di ingressi A e B (verde).

L'uscita di ogni circuito logico riflette lo stato dei suoi ingressi in ogni momento (sebbene possibilmente con un certo ritardo sostenuto dal circuito).

Scambio di ingressi Per la maggior parte di queste porte, A e B possono essere scambiati senza modificare l'uscita. Lo scambio degli ingressi della porta IMPLIES influenzerà la sua uscita e la porta NOT ha un solo ingresso. Impilamento degli ingressi Le porte AND, OR e XOR possono essere utilizzate ciascuna negli array per eseguire la propria operazione su più di due ingressi, combinando due ingressi alla volta, quindi combinando i risultati tra loro e/o altri ingressi. Per queste porte, l'ordine in cui vengono combinati gli ingressi non ha importanza. Quando una porta XOR è combinata in questo modo, la sua uscita è attiva quando è attivo un numero dispari di ingressi. Scegliere una porta logica Quando non sei sicuro di quale porta logica usare, prova a costruire una tabella come quella a destra ma con una sola riga di output. Elenca gli input noti in entrata e le possibili combinazioni di potenza, e per ogni combinazione scrivi quale dovrebbe essere l'output affinché la struttura funzioni. Quindi confrontalo con la tabella a destra e vedi quale porta corrisponde alle uscite desiderate. Se l'uscita deve cambiare quando l'input è stabile, o deve essere ricordata dopo che l'input è terminato, il lettore potrebbe anche aver bisogno di guardare i circuiti a impulsi o i circuiti di memoria.

Porta logica

A porta logica è un circuito logico di base.

NON cancello

NON porta uscite

A NON cancello (¬A), noto anche come inverter, è un gate utilizzato quando si desidera un'uscita opposta all'ingresso fornito. Ad esempio, quando l'interruttore, o ingresso, è impostato su "on", l'uscita verrà impostata su "off" e quando l'interruttore viene impostato su "off", l'uscita verrà impostata su "on".

Inverter torcia larghezza 1, piatto (solo orizzontale), silenzioso, piastrellabile Ritardo circuito: 1 tick L'inverter torcia è il NON gate più comunemente utilizzato, grazie alle sue dimensioni ridotte, versatilità e facilità di costruzione. Uno svantaggio dell'inverter torcia è che si "brucia" se eseguito con un ciclo di clock più veloce di un clock 3 (3 tick accesi, 3 tick spenti). Un inverter torcia bruciato si riaccenderà dopo aver ricevuto un aggiornamento di blocco. Inverter a sottrazione piatto, ritardo del circuito silenzioso: 1 tick L'inverter a sottrazione offre pochi vantaggi rispetto all'inverter torcia, tranne per il fatto che può funzionare con un ciclo di 2 clock senza bruciarsi. Tuttavia, gli orologi più veloci non funzioneranno: il comparatore semplicemente non reagirà ad essi. Varianti: la leva motorizzata può essere sostituita con un altro componente di alimentazione sempre attivo (ad es. torcia di pietra rossa, blocco di pietra rossa) o con un contenitore pieno se un componente di alimentazione sarebbe scomodo in quella posizione. Il ripetitore è necessario per garantire che il segnale in ingresso sia sufficientemente forte da superare la sorgente posteriore del comparatore, ma può essere rimosso in diversi modi. Se il livello di potenza in ingresso è noto (perché il disegno del circuito è fisso, quindi può essere calcolato), il ripetitore può essere rimosso sostituendo la leva alimentata con un contenitore che produrrà lo stesso livello di potenza. In alternativa, il ripetitore può essere rimosso se l'uscita continua a una lunghezza di filo di pietra rossa che ridurrà il segnale sottratto abbastanza da invertire il segnale alla fine. Ritardo del circuito istantaneo dell'Inverter istantaneo: 0 tick L'Inverter istantaneo è un elemento fondamentale di circuiti istantanei più grandi. La versione "terra" ha il volume maggiore, ma è più corta e si adatta facilmente a circuiti più piatti. La versione da 1 larghezza è la più piccola in volume totale e 2 piastrellabile. Comportamento (ovvero come funziona): un inverter istantaneo ha due elementi funzionali e un pistone, o pistoni, che li attivano:

1. una fonte di alimentazione costante con uscita che può essere spenta istantaneamente (ma accenderla richiede tempo): o un blocco di pietra rossa che smette di fornire potenza non appena il pistone inizia a muoverlo (all'interno dello stesso tick il pistone riceve o perde potenza) o un blocco solido davanti a un ripetitore o comparatore alimentato, che alimenta la polvere di pietra rossa; non appena il blocco inizia a muoversi, la polvere non è più alimentata.
2. una linea di segnale con uscita che può essere accesa istantaneamente ma non necessariamente spenta, il suo ingresso è ritardato e sostenuto per 2 tick. L'"instant on" è ottenuto con la tecnica del taglio della polvere: un blocco solido posto contro il bordo di un blocco su cui scorre una linea di pietra rossa, disconnette quella linea dalla linea sottostante. L'inizio del movimento di quel blocco ricollega istantaneamente la linea e fornisce alimentazione. Il ritardo si ottiene eseguendo l'ingresso attraverso un ripetitore a 2 tick, due torce o mezzi simili. Ciò significa che, quando l'alimentazione appare in ingresso, il blocco mosso dal pistone è in grado di tagliare la linea prima che il segnale passi attraverso il ritardo. Con ingresso non alimentato, l'uscita si attiva istantaneamente e la linea fornisce ancora potenza "immagazzinata" nel ripetitore per due tick, tempo sufficiente per riattivare la fonte di alimentazione costante dal punto precedente.
3. Pistone, o pistoni, per spostare il blocco/i blocchi azionando gli elementi dal punto 1 o 2.

Galleria schematica: NON cancello

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O cancello

OR uscite cancello

An O cancello (A ∨ B) è una porta che utilizza due o più ingressi e ogni volta che un ingresso è "on", anche l'uscita è "on". L'unica volta che l'uscita è "disattivata" è quando tutti gli ingressi sono "disattivati". Nota che poiché l'operazione OR è associativa e commutativa, le porte OR possono essere combinate liberamente: il giocatore può confrontare un numero enorme di ingressi utilizzando piccole porte OR per raccogliere gruppi di ingressi, quindi confrontando i loro risultati con più porte OR. Il risultato non dipenderà dalla disposizione degli ingressi o da quali sono stati combinati per primi.

La versione più semplice della porta operatoria è il design A: semplicemente un filo che collega tutti gli ingressi e le uscite. Tuttavia, ciò fa sì che gli ingressi vengano "compromessi", in modo che possano essere utilizzati solo in questa porta OR. L'esempio dell'introduzione, utilizzando un blocco solido al posto del filo, non subisce lo stesso rischio.

Se i giocatori hanno bisogno di utilizzare gli ingressi altrove, gli ingressi devono essere "isolati", facendoli passare attraverso un blocco come sopra, o un dispositivo come una torcia o un ripetitore. Versione rendimento torce B. Si noti che questa è in realtà una porta NOR con un inverter in uscita.

Versione C isola gli ingressi con ripetitori. Può essere espansa orizzontalmente fino a 15 ingressi. Oltre agli ingressi isolati, è un tick più veloce di B. È possibile utilizzare ripetitori aggiuntivi per aggiungere nuovi gruppi di ingressi o per rafforzare il segnale di uscita. Questo design è più costoso, poiché ogni ripetitore costa 3 polvere di pietra rossa da fabbricare (insieme alla pietra liscia).

Versione D è una versione da 1 larghezza progettata per l'uso verticale, come nelle pareti. Il ripetitore serve per isolare le uscite dagli ingressi. Questa versione può accettare solo due ingressi, anche se ovviamente gli ingressi possono essere impilati con più porte.

Versione E utilizza le proprietà dei blocchi trasparenti alla luce: pietra luminosa e scale o lastre capovolte. Questi inviano segnali verso l'alto, ma non verso il basso. È espandibile, come il design C.

Galleria schematica: cancello OR

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NÉ cancello

Uscite cancello NOR

A NÉ cancello (A ↓ B) è l'opposto della porta OR. Ogni volta che almeno un interruttore viene commutato su "on", l'uscita viene commutata su "off". L'unica volta che l'uscita è "attivata" è quando tutti gli ingressi sono impostati su "disattivata". Questo gate utilizza anche due o più ingressi.

Tutte le porte logiche possono essere realizzate da alcune combinazioni della porta NOR.

In Minecraft, NOR è una porta logica di base, implementata da una torcia con due o più ingressi. (Una torcia con 1 ingresso è la porta NOT e senza ingressi è la porta TRUE, cioè una fonte di alimentazione.)

Una torcia può ospitare facilmente 3 ingressi reciprocamente isolati, come nel design A. Design B fa di tutto per spremere un quarto input. Se sono necessari più ingressi, è più semplice utilizzare porte OR per combinarli, quindi utilizzare un inverter (NOT) alla fine. È anche possibile combinare porte OR e NOR, utilizzando l'inversione delle porte OR come input per le porte NOR.

Per l'uscita invertita quando A è OFF, utilizzare la torcia redstone per B e il risultato è:

Uscite gate NOR con B . invertito

Galleria schematica: cancello NOR

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E cancello

AND uscite cancello

An E cancello (A ∧ B) viene utilizzato con due o più interruttori o altri ingressi. L'uscita viene commutata su "on" solo quando tutti gli ingressi sono "on". In caso contrario, l'uscita rimarrà "spenta". In realtà, l'immagine fornita è una porta NOR con ingressi invertiti. Prendendo la logica di A e B, le prime due torce (in alto e in basso dall'immagine) le invertono in ¬A ∨ ¬B, quindi la terza torcia (quella al centro-destra) applica un NOT a quell'affermazione. Quindi diventa ¬(¬A ∨ ¬B), che può essere interpretato come A ∧ B dalla legge di De Morgan.

Viene mostrata una porta AND a 3 ingressi, ma, come le porte OR, le porte AND possono essere "raggruppate" liberamente, combinando gruppi di ingressi e quindi combinando i risultati.

Un uso tipico per un cancello AND sarebbe quello di costruire un meccanismo di blocco per una porta, che richiede che sia il pulsante di attivazione che la serratura (tipicamente una leva) siano attivati.

Le porte a pistone AND agiscono in modo simile a un "buffer a tre stati", in cui l'ingresso B agisce come un interruttore, collegando o scollegando l'ingresso A dal resto del circuito. Tali modelli hanno un ingresso che alimenta un circuito, che viene aperto o chiuso da un pistone appiccicoso azionato dall'altro ingresso. La differenza rispetto ai buffer a tre stati della vita reale è che non è possibile pilotare una corrente bassa in Minecraft.

Galleria schematica: AND gate

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Porta NAND

Uscite della porta NAND

A Porta NAND (A ↑ B) disattiva l'uscita solo quando entrambi gli ingressi sono attivi, il contrario di una porta AND. Tutte le porte logiche possono essere realizzate da porte NAND. Come con NOR, probabilmente è meglio gestire un gran numero di input impilando porte AND, quindi invertendo il risultato. Per la legge di De Morgan, (A ∨ B) è identico a ¬A ∧ ¬B.

Tutte le porte logiche possono essere realizzate da alcune combinazioni della porta NAND.

Galleria schematica: porta NAND

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Cancello XOR

Uscite cancello XOR

An Cancello XOR (A ⊻ B) è un gate che utilizza due ingressi e l'uscita è impostata su "on" quando un interruttore è "on" e un interruttore è "off". XOR è pronunciato "zor" o "exor", un'abbreviazione di "exclusive or", perché ogni input si esclude a vicenda con l'output. È utile per controllare un meccanismo da più posizioni. A causa di queste proprietà, le porte XOR si trovano comunemente in circuiti di pietra rossa complessi. In alcuni casi, è possibile ottenere un'uscita di porta OR e un'uscita di porta AND su canali diversi. Il circuito sopra è composto da porte AND, porte OR e porte NOT. L'intero circuito è ¬((A ∧ B) ∨ ¬A) ∨ ¬((A ∧ B) ∨ ¬B), che può essere ulteriormente semplificato in (¬A ∧ B) ∨ (A ∧ ¬B) (o, equivalentemente, (A ∨ B) ∧ ¬(A ∧ B)).

Una caratteristica utile è che una porta XOR (o XNOR) cambierà sempre la sua uscita quando cambia uno dei suoi ingressi, quindi è utile per controllare un meccanismo da più posizioni. Quando i controlli (come le leve) sono combinati in un cancello XOR, l'attivazione di qualsiasi controllo commuterà l'uscita del cancello XOR (come una lampadina controllata da due interruttori della luce: i giocatori possono capovolgerne uno per accendere o spegnere la luce, o uno dei due che può sempre aprire o chiudere una porta, o accendere o spegnere qualche altro dispositivo.

Come le porte AND e OR, le porte XOR possono essere "impilate" liberamente insieme, con le porte che raccolgono gruppi di input e le loro uscite vengono raccolte a turno. Il risultato di XORing più di due input è chiamato "parità" - il risultato è 1 se e solo se un numero dispari di input è 1.

Design D è piccolo, ma utile solo se i giocatori vogliono che le leve siano fissate al circuito. Il blocco ombreggiato indica il blocco a cui sono fissate le leve e la torcia accesa, insieme al blocco su cui si poggia.

Design F è il più utilizzato tra i modelli di sola torcia, ma i componenti più recenti possono fare molto meglio. Design H utilizza pistoni, ed è sia più veloce che più compatto.

Oltre a torce e pistoni, è possibile utilizzare vari diodi per produrre porte XOR abbastanza compatte ed economiche. Design I può avere i suoi ripetitori di ingresso provenienti da entrambi i lati o dal basso, modificando le sue dimensioni di conseguenza per adattarsi a spazi ristretti. Design J utilizza blocchi trasparenti per un'opzione più economica.

Galleria schematica: cancello XOR

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L'introduzione del comparatore consente diverse varianti di un nuovo design, la "porta XOR per sottrazione", che è piatta, veloce e silenziosa (anche facile da ricordare). Gli svantaggi della modalità Sopravvivenza sono che la creazione di comparatori richiede l'accesso al Nether per ottenere il quarzo del Nether.

Ogni ingresso è alla stessa distanza dal retro e dal lato del comparatore più vicino, quindi sopprimerà il proprio segnale lì, ma viaggia più lontano per arrivare al lato dell'ulteriore comparatore, quindi non sopprimerà il suo segnale nell'ulteriore comparatore . Solo se entrambi gli ingressi sono attivi, entrambi i comparatori verranno soppressi da un ingresso laterale.

Tuttavia, questo è vero solo se gli ingressi hanno lo stesso livello di potenza (o almeno non differiscono di più di 1), altrimenti un segnale potrebbe sopraffare il tentativo dell'altro di sopprimere il suo segnale. Se questo circuito è sicuro di ricevere ingressi dello stesso livello di potenza (perché il sistema di cui fa parte è stato progettato in questo modo), è possibile utilizzare la versione "base". In caso contrario, dovrebbe essere utilizzato un metodo per garantire che gli ingressi siano uguali, ad esempio con ripetitori (versione "ripetuta") o con torce (versione "invertita").

Galleria schematica: sottrazione porta XOR

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Cancello XNOR

Uscite del cancello XNOR

An Cancello XNOR (A ↔ B) è l'opposto di una porta XOR. Questo è comunemente indicato come "se e solo se" ("iff" [sic] in breve), "bicondizionale" o "equivalenza". Utilizza due ingressi. Quando entrambi gli interruttori sono nello stesso stato (entrambi gli interruttori sono "on" o entrambi gli interruttori sono "off"), l'uscita viene commutata su "on". Altrimenti, se gli interruttori differiscono, l'uscita viene commutata su "off". Simile al gate XOR, quando uno dei due input cambia, l'output cambia.

Una porta XNOR può essere costruita invertendo l'uscita o un ingresso di una porta XOR.

Design A è un design a pura torcia. Se non è necessario un input esterno, le torce posteriori possono essere sostituite con leve, cedendo B. Design F è più grande ma evidenzia la logica, mentre I è una variante invertita della porta XOR H. Si noti che l'inverter di uscita può anche essere posizionato in linea con il resto del cancello, o anche in una fossa attaccata a uno dei blocchi di supporto della pietra rossa di uscita.

Galleria schematica: cancello XNOR

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IMPLY cancello

Uscite cancello IMPLY

An IMPLY cancello (A → B) si accende se entrambi gli ingressi sono attivi o se il primo ingresso è disattivato. A differenza delle altre porte qui, gli ingressi non sono intercambiabili; non è commutativo. Questo rappresenta un'implicazione materiale o un'affermazione condizionale, "se A allora B", o "A implica B". L'uscita è disattivata solo se l'antecedente A è vero, ma il conseguente B è falso. È l'equivalente logico di B ∨ ¬A e l'equivalente matematico di A B.

Design C ha una velocità di 2 tick se l'output è 1, ma 1 tick se l'output è 0. Allo stesso modo, gli altri progetti prendono 1 tick se l'output è 0, ma sono immediati (e non isolati) se l'output è 1. Se il giocatore deve sincronizzare (o isolare) l'uscita, considerare di posizionare un ripetitore a 1 tick davanti all'ingresso "veloce" (ingresso A per C, inserire B per gli altri).

Galleria schematica: cancello IMPLY

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  AND esempio di porta.

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  Alcuni circuiti logici Redstone compatti, la lampada Redstone è in uscita, le leve sono in ingresso.

Video

• Porte logiche su pedia

Redstone

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